高速鐵路隧道火災中受電弓網系統的動力學行為研究

《高速鐵路隧道火災中受電弓網系統的動力學行為研究》是依託北京交通大學，由郗艷紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路隧道火災中受電弓網系統的動力學行為研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：郗艷紅
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

高速列車行駛在長大隧道內發生火災時，一般應行駛到隧道內的定點救援站或駛離隧道再實施救援。但受電弓網系統在惡劣的火災環境中會產生複雜的變形及振動，甚至出現失效的情況，導致列車在著火後不能繼續運動。本課題以隧道內弓網系統為研究對象，基於火災、流動、傳熱、結構受力及流固耦合的相關理論，採用理論分析、模型實驗和數值模擬相結合的方法，考慮列車空氣動力學效應和弓網變形，研究弓網系統在隧道火災特別是列車運動火災條件下的服役環境，流、固、熱三場耦合關係以及弓網動力學行為。分析火源位置、火災熱釋放速率、列車運行速度等關鍵因素對弓網系統的動力學行為的影響，建立適用於火災條件下弓網受流性能分析的弓網耦合模型，探討弓網系統在突變高溫熱煙氣氣流作用下失效的臨界條件，為準確評估火災條件下的弓網受流性能和提高弓網系統的抗火能力提供科學的依據和理論基礎。該研究對高速鐵路隧道火災的風險評估與防災救援具有非常重要的意義。

結題摘要

本課題是為了解決隧道列車火災應急救援中一些共性問題，如列車著火後在隧道中繼續運行的火災特性，列車運行速度對火災特性的影響，運動體火災風險評估等而提出的，對隧道列車火災的應急救援與防災減災具有重要的理論和實際指導意義。 課題採用理論分析、模型實驗與數值模擬相結合，相對運動與絕對運動原理相結合的方法，對隧道火災中受電弓網系統的動力學行為進行了研究，並對列車著火後在隧道中繼續運行的火源特性及最佳行駛速度等進行了最佳化研究。在權威國際期刊Tunnelling and underground space technology和高水平期刊《華南理工大學學報》上發表SCI論文2篇，EI論文3篇，獲得運動火源實驗裝置的發明專利授權1項。部分研究成果尚在整理中，待後續發表。代表性的成果包括： （1）實現了基於絕對運動的隧道運動體火災的模型試驗與數值模擬，為研究運動體火災提供了有效的模型實驗和數值模擬的方法，具有重要的推廣套用價值。 （2）隧道列車著火後行駛速度對熱釋放速率的影響研究。該研究給出了列車環形空間內的迴風風量、隧道內的活塞風效應及其對火災燃燒特性的影響，建立了火災熱釋放速率與列車運行速度的關係模型，研究成果和方法可為隧道列車火災的應急救援設計提供理論依據和指導。 （3）列車著火後繼續在隧道中行駛的煙氣特性研究。該研究考慮不同列車行駛速度和火源熱釋放速率對隧道內煙氣特性和受電弓網特性的影響，得到列車攜帶火源在隧道內行駛時煙氣溫度的分布規律和最佳行駛速度。結果表明: 隧道列車著火後繼續向前行駛時，存在一個使溫度達到最低的最佳行駛速度；隨著著火列車向前運行，受電弓處的最高溫度逐漸上升，在隧道橫斷面的中性面上，最高溫度值有較大的振盪。 (4)弓網系統在隧道列車運動火災條件下的服役環境研究。該研究考慮流、固、熱三場耦合關係，探討了弓網系統在突變高溫熱煙氣氣流作用下的動力學行為，為準確評估火災條件下的弓網受流性能和提高弓網系統的抗火能力提供科學的依據和理論基礎。